精品解析：陕西省西安市西安交通大学附属中学2022-2023学年高一下学期期末考试物理试卷

交大附中2022~2023学年第二学期 高一期末考试物理（高考类）试题 注意：本试题共8页，四道大题。 一、单项选择题（本大题共10小题，每小题3分，共30分，在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的） 1. 四个小球在离地面不同高度同时从静止释放，不计空气阻力，从开始运动时刻起每隔相等的时间间隔，小球依次碰到地面。下列各图中，能反映出刚开始运动时各小球相对地面的位置的是（　　） A. B. C. D. 2. 如图所示为A、B两人在同一直线上运动的位移图像，图像表示（　　） A. 0~2 s内，A、B两人同向而行 B. 0~2 s内，A的位移比B的位移大 C. 整个6 s内，A走的路程比B走的路程多 D. 整个6 s内，A走的位移比B走的位移大 3. 某瓜子破壳机如图甲，将瓜子放入两圆柱体所夹的凹槽之间，按压瓜子即可破壳。破壳机截面如图乙，瓜子的剖面可视作顶角为的扇形，将其竖直放入两完全相同的水平等高圆柱体A、B之间，并用竖直向下的恒力F按压瓜子且保持静止，若此时瓜子壳未破开，忽略瓜子自重，不计摩擦，则（　　） A. 若仅增大A、B距离，瓜子对圆柱体A的压力增大 B. 若仅增大A、B距离，瓜子对圆柱体A的压力减小 C. 若A、B距离不变，顶角越大，瓜子对圆柱体B的压力越小 D. 若A、B距离不变，顶角越大，瓜子对圆柱体B的压力越大 4. 图中O是一个带正电的物体。把系在丝线上的带正电的小球先后挂在图中P1、P2、P3等位置，比较小球在不同位置所受带电体的作用力的大小。这个力的大小可以通过丝线偏离竖直方向的角度显示出来。下列说法正确的是（　　） A. 距离越大时，带正电的小球受到的库仑力越大 B. 丝线偏离竖直方向的角度和库仑力F成正比 C. 在相同位置处，增大小球的电荷量，丝线偏离竖直方向的角度也越大 D. 以上实验直接得出了库仑定律 5. 引体向上是高中学生体质健康标准的选测项目，如图甲所示，质量为60kg的男同学用双手抓住单杠做引体向上，在竖直向上的运动过程中，他重心运动的速度v随时间t变化的图像如图乙所示，重力加速度大小取10m/s2，由图像可知（　　） A. t=0.5s时，单杠对他的支持力约为582N B. t=1.1s时，他向上运动到最高点 C. t=1.5s时，他处于失重状态 D. t=1.5s时，单杠对他的支持力约为600N 6. 图甲是一种榫卯连接构件。相互连接的两部分P、Q如图乙所示。图甲中构件Q固定在水平地面上，榫、卯接触面间的动摩擦因数均为，沿P的轴线用大小为F的力才能将P从Q中拉出。若各接触面间的弹力大小均为，滑动摩擦力与最大静摩擦力大小相等，则的大小为（　　） A. B. C. D. 7. 如图所示为一种叫作“魔盘”的娱乐设施，当转盘转动比较慢时，人会随着“魔盘”一起转动，当“魔盘”转动到一定的转速时，即使底板脱落，人也会“贴”在“魔盘”竖直壁上，而不会掉下．若魔盘半径为r，人与魔盘竖直壁间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，在人“贴”在“魔盘”竖直壁上，随“魔盘”一起运动过程中，下列说法正确的是（　　） A. 人随“魔盘”转动过程中受四个力作用 B. 如果“魔盘”转速变大，人与竖直壁之间的摩擦力变大 C. 如果“魔盘”转速变大，人与竖直壁之间的弹力不变 D. 为使人不掉落，“魔盘”的转速一定不小于 8. “天问一号”于2020年7月23日成功发射，经过多次变轨，于2021年5月15日成功着陆火星，着陆后“祝融号”火星车成功传回遥测信号。已知“天问一号”在距火星表面高度为的圆形轨道上运行的周期为，火星的半径为，引力常量为，忽略火星自转的影响，则以下说法正确的是（　　） A. “天问一号”在地球上的发射速度等于第三宇宙速度 B. “天问一号”在着陆火星的过程中，引力势能增大，动能减少，机械能守恒 C. 火星的平均密度为 D. 火星的第一宇宙速度为 9. 用质量为m的小铁锤以速度向下击打一块质量为M的砖块（击打时间极短），击打后，小铁锤以的速率反向弹回，已知砖块受到击打后在手中的缓冲时间为t，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　） A. 在击打过程中，铁锤所受合外力的冲量大小为 B. 在击打过程中，铁锤重力的冲量大小为mgt C. 砖头缓冲过程中，对手的压力大小为Mg D. 砖头缓冲过程中，对手的压力大小为 10. 如图甲是某款儿童电动车。某小朋友在水平的水泥地面上驾驶电动车以额定功率P沿直线行驶，某时刻驶入水平草地，对应的v-t图像如图乙所示。小朋友和车的总质量为m。下列关于电动车说法正确的是（　　） A. 在草地上行驶时受到的阻力为 B. 在草地上行驶时受到的牵引力不断减小 C. t2时刻加速度为 D. t1~t2时间行驶的距离为 二、多项选择题（本大题共5小题，每小题4分，共20分，在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。全部选对得4分，选对但不全得2分，有错选得0分） 11. 投壶是从先秦延续至清末的中国传统礼仪和宴饮游戏，如图所示，甲、乙两人沿水平方向各射出一支箭，箭尖插入壶中时与水平面的夹角分别为53°和37°；已知两支箭质量相同，忽略空气阻力、箭长、壶口大小等因素的影响，下列说法正确的是（sin37°=0.6，cos37°=0.8，sin53°=0.8，cos53°=0.6）（　　） A. 若箭在竖直方向下落的高度相等，则甲所射箭落入壶口时速度比乙小 B. 若箭在竖直方向下落的高度相等，则甲投壶位置距壶的水平距离比乙大 C. 若两人站在距壶相同水平距离处投壶，甲所投的箭在空中运动时间比乙的长 D. 若两人站在距壶相同水平距离处投壶，甲所投箭的初速度比乙的大 12. 如图所示，两个圆弧轨道竖直固定在水平地面上，半径均为R，a轨道由金属凹槽制成，b轨道由金属圆管制成（圆管内径远小于R），均可视为光滑轨道。在两轨道右端的正上方分别将金属小球A和B（直径略小于圆管内径）由静止释放，小球距离地面的高度分别用和表示，两小球均可视为质点，下列说法中正确的是（　　） A. 若，两小球都能沿轨道运动到轨道最高点 B. 若，两小球沿轨道上升的最大高度均为R C. 适当调整和，均可使两小球从轨道最高点飞出后，恰好落在轨道右端口处 D. 若使小球沿轨道运动并且从最高点飞出，的最小值为，B小球在的任何高度释放均可 13. 2022年2月4日北京冬奥会开幕式上，由一朵朵代表各个参赛国家的“小雪花”组成一朵“大雪花”后，奥运圣火在其中央点燃，如图甲，让全世界惊叹。某同学发现每朵“小雪花”的基本形状如图乙所示，他利用绝缘弧形细条摆成模型，若其相邻两条边分别均匀分布着等量的异种电荷如图乙所示，P、Q两点位于对称轴CF上，且它们与中心点O的距离均相等，若用直线连接相邻各点ABCDEF构成的是正六边形，取无穷远电势为0，则（ ） A. O点场强大小为0 B. O点电势不为0 C. P、Q两点的电势相等 D. P、Q两点的场强相同 14. 随着人们生活水平的提高，儿童游乐场所的设施更加丰富多样了。如图所示是儿童游乐场所的滑索模型，儿童质量为5m，滑环质量为m，滑环套在水平固定的光滑滑索上。该儿童站在一定的高度由静止开始滑出，静止时不可伸长的轻绳与竖直方向的夹角为，绳长为L，儿童和滑环均可视为质点，滑索始终处于水平状态，不计空气阻力，重力加速度为g，以下判断正确的是（　　） A. 儿童和滑环组成的系统动量守恒 B. 儿童和滑环组成的系统机械能守恒 C. 儿童运动到最低点时速度大小为 D. 儿童从静止运动到最低点的过程中，儿童和滑环的水平位移之比为 15. 某兴趣小组对老师演示惯性的一个实验进行了深入的研究，如图甲所示，长方形硬纸板放在水平桌面上，纸板一端稍稍伸出桌外，将一块橡皮擦置于纸板的中间，用手指将纸板水平弹出，如果弹的力度合适，橡皮擦将脱离纸板，已知橡皮擦可视为质点，质量为，硬纸板的质量为 ，长度为，橡皮擦与纸板、桌面间的动摩擦因数均为，纸板与桌面间的动摩擦因数为，认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力，手指对纸板的作用力与时间的关系如图乙所示，重力加速度为g。 A. 要使橡皮擦相对纸板滑动，F0至少为0.15N B. 要使橡皮擦相对纸板滑动，F0至少为0.25N C. 若要求橡皮擦移动的时间最长，求纸板被弹出的最小速度为0.566m/s D. 若要求橡皮擦移动的时间最长，求纸板被弹出的最小速度为0.886m/s 三、实验题（本大题共2小题，每小题8分，共16分） 16. 小刘同学在做“探究加速度与力、质量的关系”的实验时采用了如图甲所示的装置，带滑轮的长木板水平放置，弹簧测力计固定在墙上。小车上固定一定滑轮，细绳通过滑轮连接弹簧测力计和沙桶。 （1）本实验用到的科学研究方法是（　　） A. 控制变量法 B. 等效法 C. 归纳法 （2）根据该同学的实验方案，关于该实验的下列操作，必要或正确的步骤是（　　） A. 用天平测出沙和沙桶的质量 B. 要满足小车的质量远大于沙桶和沙的质量 C. 应当先释放小车，再接通电源 D. 将带滑轮的长木板右端垫高，以补偿摩擦力 （3）下图是该同学打出的一条纸带，各计数点对应刻度尺上的读数如图乙，其中相邻两个计数点之间还有4个打点未画出，打点计时器接频率为50Hz的交流电源，根据纸带上的信息可求出小车的加速度a=______m/s2（结果保留2位有效数字）。 （4）保持小车的质量不变，改变沙子的质量，进行多次测量。根据实验数据作出了加速度a随拉力F的变化图线，如图丙所示。图中直线没有通过原点，其主要原因是_____________________________。 17. 图示为“验证机械能守恒定律”的实验装置。实验中，将完全相同的挡光片依次固定在圆弧轨道上，测出部分数据如下表： 高度h/m 0.08 0.06 0.04 0.02 0 势能Ep/J 0.0236 0.0177 B 0.0059 0.0000 动能Ek/J A 0.0328 0.0395 0.0444 0.0501 机械能E/J 0.0504 0.0505 C 0.0503 0.0501 （1）关于摆锤机械能守恒的条件，以下理解正确的是（ ） A．摆锤仅受重力时，机械能才守恒 B．只有合外力为零时，机械能才守恒 C．只有重力对摆锤做功时，机械能才守恒 D．只有合外力做功为零时，机械能才守恒 （2）摆锤内置光电门，当摆锤经过挡光片时，光电门自动记录遮光时间。若挡光片的宽度为d，挡光时间为t，则摆锤经过挡光片时的速度大小为___________。 （3）表中A、B处数据应为___________J和___________J。 （4）另一小组记录了每个挡光片所在的高度h及其相应的挡光时间t后，绘制了和四幅图像。为了说明实验结果机械能守恒，最合适的选择是（ ） A．B． C．D． 四、计算题（本大题共3小题，18题8分，19题12分，20题14分，共34分） 18. 如图所示，甲同学需要用平板车搬运学习用品，经过一段校园道路。平板车和用品的总质量为30kg，道路可以简化为一段长为13.5m的水平道路和一段倾角为37°的斜坡组成。甲同学拉动平板车由静止从A点出发，经9s时间运动至点，然后冲上斜坡。甲同学的拉力大小恒定，且拉力方向始终沿着小车的运动方向。当车刚滑上斜坡运动，乙同学在后面帮助推车，其推力大小为104N，方向沿斜面向上。已知平板车所受摩擦阻力为其对接触面压力的0.3倍，求： （1）平板车到达点时的速度大小； （2）甲同学的拉力大小； （3）平板车刚滑上斜面时的加速度大小和方向。 19. 为北京冬奥会做准备的标准U型池场于2017年12月在河北省张家口市密苑云顶乐园建成并投入使用，它填补了我国此项运动奥运标准设施和场地的空白。如图1所示为某单板滑雪U型池的比赛场地，比赛时运动员在U形滑道内边滑行边利用滑道做各种旋转和跳跃动作，裁判员根据运动员的腾空高度、完成的动作难度和效果评分。图2为该U型池场地的横截面图，AB段、CD段为半径R=4m的四分之一光滑圆弧雪道，BC段为粗糙的水平雪道且与圆弧雪道相切，BC长为4.5m，质量为60kg的运动员（含滑板）以5m/s的速度从A点沿切线滑下后，始终保持在一个竖直平面内运动，经U型雪道从D点竖直向上飞出，经t=0.8s恰好落回D点，然后又从D点返回U型雪道。忽略空气阻力，运动员可视为质点，g=10m/s2。求： （1）运动员与BC雪道间的动摩擦因数； （2）运动员首次运动到圆弧最低点C点时对雪道的压力； （3）运动员最后静止处距离B点的距离。 20. 小车C静止在光滑的水平面上，距离小车C的右侧s处有一固定光滑的斜面和光滑平台组成的装置，斜面底端与小车C等高，平台P点与斜面平滑连接，不影响滑块经过时运动的速率。平台上O点固定一竖直的弹性挡板，滑块B静止于Q点，PQ间距离为kL，OQ间距离为L。当滑块A以v0＝8 m/s的速度滑上小车，运动到小车C右端时恰好与之共速（小车未碰到平台）。当滑块A经斜面进入平台时，始终受到水平向右的恒力F＝mg作用，当滑块B在该区域内向左运动时受到同样的恒力F作用，向右运动则合力为零。已知滑块A、B及小车C的质量相等，即mA＝mB＝mC，斜面高h＝0.8 m，A、C间的动摩擦因数μ＝0.5，g＝10 m/s2，滑块A、B均可看成质点，且A、B之间以及B与挡板之间的碰撞为弹性碰撞。 （1）为保证小车C与平台碰撞时A、C能共速，s至少多长？ （2）当滑块A经斜面进入平台PO后，若A不能在滑块B匀速运动过程中追上滑块B发生第二次碰撞，则k需要满足什么条件？ （3）若满足（2）问的k值，求A、B从第一次碰撞开始到第二次碰撞经历的时间。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 交大附中2022~2023学年第二学期 高一期末考试物理（高考类）试题 注意：本试题共8页，四道大题。 一、单项选择题（本大题共10小题，每小题3分，共30分，在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的） 1. 四个小球在离地面不同高度同时从静止释放，不计空气阻力，从开始运动时刻起每隔相等的时间间隔，小球依次碰到地面。下列各图中，能反映出刚开始运动时各小球相对地面的位置的是（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】依题意可设第1个小球经时间落地，则第2个小球经时间落地，第3个小球经时间落地，第4个小球经时间落地，又因为四个小球做的都是初速度是零的匀加速运动，因此它们下落的高度之比为。刚开始运动时各小球相对地面的高度之比。 故选A。 2. 如图所示为A、B两人在同一直线上运动的位移图像，图像表示（　　） A. 0~2 s内，A、B两人同向而行 B. 0~2 s内，A的位移比B的位移大 C. 整个6 s内，A走的路程比B走的路程多 D. 整个6 s内，A走的位移比B走的位移大 【答案】D 【解析】 【详解】A.由图可知，0~2 s内A、B两人相向而行，则A错； B.通过计算0~2 s内A的位移为 xA=（8－12） m＝－4 m 大小为4m。 B的位移为 xB=（10－0）m＝10 m 故B错； C.全程A的路程为12 m，B的路程为20 m，则C错； D.全程A的位移等于－12 m，B的位移为0，D正确。 故选D。 3. 某瓜子破壳机如图甲，将瓜子放入两圆柱体所夹的凹槽之间，按压瓜子即可破壳。破壳机截面如图乙，瓜子的剖面可视作顶角为的扇形，将其竖直放入两完全相同的水平等高圆柱体A、B之间，并用竖直向下的恒力F按压瓜子且保持静止，若此时瓜子壳未破开，忽略瓜子自重，不计摩擦，则（　　） A. 若仅增大A、B距离，瓜子对圆柱体A的压力增大 B. 若仅增大A、B距离，瓜子对圆柱体A的压力减小 C. 若A、B距离不变，顶角越大，瓜子对圆柱体B的压力越小 D. 若A、B距离不变，顶角越大，瓜子对圆柱体B的压力越大 【答案】C 【解析】 【详解】AB．瓜子处于平衡状态，若仅增大A、B距离，A、B对瓜子的弹力方向始终垂直于接触面，大小也不变，AB错误； CD．若A、B距离不变，顶角越大，则A、B对瓜子压力的夹角减小，合力不变，瓜子对圆柱体B的压力越小，C正确，D错误。 故选C。 4. 图中O是一个带正电的物体。把系在丝线上的带正电的小球先后挂在图中P1、P2、P3等位置，比较小球在不同位置所受带电体的作用力的大小。这个力的大小可以通过丝线偏离竖直方向的角度显示出来。下列说法正确的是（　　） A. 距离越大时，带正电的小球受到的库仑力越大 B. 丝线偏离竖直方向的角度和库仑力F成正比 C. 在相同位置处，增大小球的电荷量，丝线偏离竖直方向的角度也越大 D. 以上实验直接得出了库仑定律 【答案】C 【解析】 【详解】A．距离越大时，丝线偏离竖直方向的角度越小，则带正电的小球受到的库仑力越小，选项A错误； B．对象小球受力分析可知 则丝线偏离竖直方向的角度的正切和库仑力F成正比，选项B错误； C．在相同位置处，增大小球的电荷量，小球受库仑力越大，则丝线偏离竖直方向的角度也越大，选项C正确； D．以上实验只能定性的得到库仑力与电量大小以及距离之间的关系，不能直接得出库仑定律，选项D错误。 故选C。 5. 引体向上是高中学生体质健康标准的选测项目，如图甲所示，质量为60kg的男同学用双手抓住单杠做引体向上，在竖直向上的运动过程中，他重心运动的速度v随时间t变化的图像如图乙所示，重力加速度大小取10m/s2，由图像可知（　　） A. t=0.5s时，单杠对他的支持力约为582N B. t=1.1s时，他向上运动到最高点 C. t=1.5s时，他处于失重状态 D. t=1.5s时，单杠对他的支持力约为600N 【答案】C 【解析】 【详解】A．由图像的斜率表示加速度可知，时，加速度为 根据牛顿第二定律可得 解得单杠对他的支持力为 故A错误； B．由图像可知，向上做加速运动，后向上减速运动，可知时，并不是向上运动到最高点，故B错误； CD．由图像可知，时，加速度方向向下，他处于失重状态，单杠对他的支持力小于重力，即小于，故C正确，D错误。 故选C。 6. 图甲是一种榫卯连接构件。相互连接的两部分P、Q如图乙所示。图甲中构件Q固定在水平地面上，榫、卯接触面间的动摩擦因数均为，沿P的轴线用大小为F的力才能将P从Q中拉出。若各接触面间的弹力大小均为，滑动摩擦力与最大静摩擦力大小相等，则的大小为（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】有6个接触面间存在摩擦，所以 解得 故选A。 7. 如图所示为一种叫作“魔盘”的娱乐设施，当转盘转动比较慢时，人会随着“魔盘”一起转动，当“魔盘”转动到一定的转速时，即使底板脱落，人也会“贴”在“魔盘”竖直壁上，而不会掉下．若魔盘半径为r，人与魔盘竖直壁间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，在人“贴”在“魔盘”竖直壁上，随“魔盘”一起运动过程中，下列说法正确的是（　　） A. 人随“魔盘”转动过程中受四个力作用 B. 如果“魔盘”转速变大，人与竖直壁之间的摩擦力变大 C. 如果“魔盘”转速变大，人与竖直壁之间的弹力不变 D. 为使人不掉落，“魔盘”的转速一定不小于 【答案】D 【解析】 【详解】A．人随“魔盘”转动过程中受重力、弹力、摩擦力，三个力的作用，故A错误； B．人在竖直方向受到重力和摩擦力，二力平衡，则知转速变大时，人与器壁之间的摩擦力不变，故B错误； C．如果转速变大，由，知人与器壁之间的弹力变大，故C错误； D．人恰好贴在魔盘上时，有 又 解得转速为 故“魔盘”的转速一定大于等于，故D正确； 故选D。 8. “天问一号”于2020年7月23日成功发射，经过多次变轨，于2021年5月15日成功着陆火星，着陆后“祝融号”火星车成功传回遥测信号。已知“天问一号”在距火星表面高度为的圆形轨道上运行的周期为，火星的半径为，引力常量为，忽略火星自转的影响，则以下说法正确的是（　　） A. “天问一号”在地球上的发射速度等于第三宇宙速度 B. “天问一号”在着陆火星的过程中，引力势能增大，动能减少，机械能守恒 C. 火星的平均密度为 D. 火星的第一宇宙速度为 【答案】D 【解析】 【详解】A．由于“天问一号”飞到火星位置时，已经脱离地球的束缚，但没有脱离太阳的束缚，因此在地球上的发射速度介于第二宇宙速度和第三宇宙速度之间，选项A错误； B．“天问一号”在着陆火星的过程中，火星引力做正功，因此引力势能减少，动能增加，机械能守恒，选项B错误； C．由于 而 可得火星的密度 选项C错误； D．根据 联立解得火星的第一宇宙速度 选项D正确。 故选D。 9. 用质量为m的小铁锤以速度向下击打一块质量为M的砖块（击打时间极短），击打后，小铁锤以的速率反向弹回，已知砖块受到击打后在手中的缓冲时间为t，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　） A. 在击打过程中，铁锤所受合外力的冲量大小为 B. 在击打过程中，铁锤重力的冲量大小为mgt C. 砖头缓冲过程中，对手的压力大小为Mg D. 砖头缓冲过程中，对手的压力大小为 【答案】D 【解析】 【详解】A．设方向向下为正方向，在击打过程中，对铁锤由动量定理可得 在击打过程中，铁锤所受合外力的冲量大小为，故A错误； B．铁锤击打的时间未知，所以在击打过程中，铁锤重力的冲量大小不能求解，故B错误； CD．在击打过程中，铁锤与砖头由动量守恒定律可得 解得 砖头缓冲过程中，对砖头由动量定理可得 解得手对砖头的支持力为 由牛顿第三定律可知砖头对手的压力为 故C错误，D正确。 故选D。 10. 如图甲是某款儿童电动车。某小朋友在水平的水泥地面上驾驶电动车以额定功率P沿直线行驶，某时刻驶入水平草地，对应的v-t图像如图乙所示。小朋友和车的总质量为m。下列关于电动车说法正确的是（　　） A. 在草地上行驶时受到的阻力为 B. 在草地上行驶时受到的牵引力不断减小 C. t2时刻加速度为 D. t1~t2时间行驶的距离为 【答案】C 【解析】 【详解】A．在草地上行驶时，匀速时牵引力等于阻力大小，则受到的阻力为 故A错误； B．根据 可知电动车以额定功率P沿直线在草地上行驶时，速度先减小后不变，在草地上行驶时受到的牵引力先增大后不变，故B错误； C．t2时刻牵引力为 t2时刻加速度为 故C正确； D．根据动能定理 又 t1~t2时间行驶的距离为 故D错误。 故选C。 二、多项选择题（本大题共5小题，每小题4分，共20分，在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。全部选对得4分，选对但不全得2分，有错选得0分） 11. 投壶是从先秦延续至清末的中国传统礼仪和宴饮游戏，如图所示，甲、乙两人沿水平方向各射出一支箭，箭尖插入壶中时与水平面的夹角分别为53°和37°；已知两支箭质量相同，忽略空气阻力、箭长、壶口大小等因素的影响，下列说法正确的是（sin37°=0.6，cos37°=0.8，sin53°=0.8，cos53°=0.6）（　　） A. 若箭在竖直方向下落的高度相等，则甲所射箭落入壶口时速度比乙小 B. 若箭在竖直方向下落的高度相等，则甲投壶位置距壶的水平距离比乙大 C. 若两人站在距壶相同水平距离处投壶，甲所投的箭在空中运动时间比乙的长 D. 若两人站在距壶相同水平距离处投壶，甲所投箭的初速度比乙的大 【答案】AC 【解析】 【详解】AB．由题意，设位移与水平方向的夹角为θ，速度与水平方向的夹角为α，由平抛运动的规律可得 若箭在竖直方向下落的高度相等，可有，由平抛运动下落的高度，可得下落时间 可知箭在空中运动的时间相等，由 可知甲投箭的初速度小于乙。投箭在竖直方向的速度则有 可知甲、乙在竖直方向所投箭入壶口时的速度相等，由 可知甲所射箭落入壶口时速度比乙小，A正确，B错误； CD．若两人站在距壶相同水平距离处投壶，则有，由平抛运动下落的高度，可得下落时间 则有甲所投的箭在空中运动时间比乙的长，则甲所投箭的初速度比乙的小，C正确，D错误。 故选AC 12. 如图所示，两个圆弧轨道竖直固定在水平地面上，半径均为R，a轨道由金属凹槽制成，b轨道由金属圆管制成（圆管内径远小于R），均可视为光滑轨道。在两轨道右端的正上方分别将金属小球A和B（直径略小于圆管内径）由静止释放，小球距离地面的高度分别用和表示，两小球均可视为质点，下列说法中正确的是（　　） A. 若，两小球都能沿轨道运动到轨道最高点 B. 若，两小球沿轨道上升的最大高度均为R C. 适当调整和，均可使两小球从轨道最高点飞出后，恰好落在轨道右端口处 D. 若使小球沿轨道运动并且从最高点飞出，的最小值为，B小球在的任何高度释放均可 【答案】BD 【解析】 【详解】AD．B轨道是双轨模型，到达最高点的最小速度为零。即若时，B球能沿轨道运动到最高点；若A小球恰好运动到最高点，则有 解得 可知，若小球A能够到达最高点，需要 选项A错误，D正确； B．若，根据机械能守恒定律可知，两小球沿轨道上升的最大高度均为R，不超过过圆心的水平线，选项B正确； C．B小球从轨道最高点飞出后，恰好落在轨道右端口，则有 对B球有 解得 对A球，从最高点射出时最小速度为此时根据 解得 则无论如何调节hA都不可能使A小球从轨道最高点飞出后，恰好落在轨道右端口处，选项C错误； 故选BD。 13. 2022年2月4日北京冬奥会开幕式上，由一朵朵代表各个参赛国家的“小雪花”组成一朵“大雪花”后，奥运圣火在其中央点燃，如图甲，让全世界惊叹。某同学发现每朵“小雪花”的基本形状如图乙所示，他利用绝缘弧形细条摆成模型，若其相邻两条边分别均匀分布着等量的异种电荷如图乙所示，P、Q两点位于对称轴CF上，且它们与中心点O的距离均相等，若用直线连接相邻各点ABCDEF构成的是正六边形，取无穷远电势为0，则（ ） A. O点场强大小为0 B. O点电势不为0 C. P、Q两点的电势相等 D. P、Q两点的场强相同 【答案】ACD 【解析】 【详解】A．根据图像对称性分析可知，AF、CD在O点形成的场强方向右下30°，BC、EF在O点形成的场强方向左下30°，AB、DE在O点形成的场强方向竖直向上，且这三个场强大小相等，方向互成120°，故O的合场强为0，A正确； BC．以CF为线，上下电荷对称为等量异种电荷，即CF为等量异种电荷连线的中垂线，为等势线且电势为0，B错误、C正确； D．由对称性可知，左侧两条边和右侧两条边在P、Q两点产生的场强相同，上下两条边在P、Q两点产生的场强也相同，故P、Q两点的合场强相同，D正确。 故选ACD。 14. 随着人们生活水平的提高，儿童游乐场所的设施更加丰富多样了。如图所示是儿童游乐场所的滑索模型，儿童质量为5m，滑环质量为m，滑环套在水平固定的光滑滑索上。该儿童站在一定的高度由静止开始滑出，静止时不可伸长的轻绳与竖直方向的夹角为，绳长为L，儿童和滑环均可视为质点，滑索始终处于水平状态，不计空气阻力，重力加速度为g，以下判断正确的是（　　） A. 儿童和滑环组成的系统动量守恒 B. 儿童和滑环组成的系统机械能守恒 C. 儿童运动到最低点时速度大小为 D. 儿童从静止运动到最低点的过程中，儿童和滑环的水平位移之比为 【答案】BC 【解析】 【详解】A．儿童和滑环组成的系统水平方向不受力，竖直方向受力不平衡，所以系统动量不守恒，故A错误； B．儿童和滑环组成的系统只有重力做功，机械能守恒，故B正确； C．根据水平方向系统动量守恒有 根据能量守恒定律有 解得 故C正确； D．根据水平方向系统动量守恒有 解得 则可知儿童和滑环的水平位移之比为1：5 故选BC。 15. 某兴趣小组对老师演示惯性的一个实验进行了深入的研究，如图甲所示，长方形硬纸板放在水平桌面上，纸板一端稍稍伸出桌外，将一块橡皮擦置于纸板的中间，用手指将纸板水平弹出，如果弹的力度合适，橡皮擦将脱离纸板，已知橡皮擦可视为质点，质量为，硬纸板的质量为 ，长度为，橡皮擦与纸板、桌面间的动摩擦因数均为，纸板与桌面间的动摩擦因数为，认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力，手指对纸板的作用力与时间的关系如图乙所示，重力加速度为g。 A. 要使橡皮擦相对纸板滑动，F0至少为0.15N B. 要使橡皮擦相对纸板滑动，F0至少为0.25N C. 若要求橡皮擦移动的时间最长，求纸板被弹出的最小速度为0.566m/s D. 若要求橡皮擦移动的时间最长，求纸板被弹出的最小速度为0.886m/s 【答案】AD 【解析】 【详解】AB．当橡皮擦在纸板上滑动时，橡皮擦的加速度 解得 硬纸板的加速度 要使橡皮擦在纸板上滑动，需使 解得 故A正确，B错误； CD．纸板获得初速后做减速运动，令加速度大小为，则 解得 假设橡皮擦一直在纸板上运动，令纸板被弹出后经时间t橡皮擦与纸板速度相同，则 解得 此过程橡皮擦的位移x1 纸板的位移 要使橡皮擦离开纸板，则需 解得 故C错误，D正确。 故选AD。 三、实验题（本大题共2小题，每小题8分，共16分） 16. 小刘同学在做“探究加速度与力、质量的关系”的实验时采用了如图甲所示的装置，带滑轮的长木板水平放置，弹簧测力计固定在墙上。小车上固定一定滑轮，细绳通过滑轮连接弹簧测力计和沙桶。 （1）本实验用到的科学研究方法是（　　） A. 控制变量法 B. 等效法 C. 归纳法 （2）根据该同学的实验方案，关于该实验的下列操作，必要或正确的步骤是（　　） A. 用天平测出沙和沙桶的质量 B. 要满足小车的质量远大于沙桶和沙的质量 C. 应当先释放小车，再接通电源 D. 将带滑轮的长木板右端垫高，以补偿摩擦力 （3）下图是该同学打出的一条纸带，各计数点对应刻度尺上的读数如图乙，其中相邻两个计数点之间还有4个打点未画出，打点计时器接频率为50Hz的交流电源，根据纸带上的信息可求出小车的加速度a=______m/s2（结果保留2位有效数字）。 （4）保持小车的质量不变，改变沙子的质量，进行多次测量。根据实验数据作出了加速度a随拉力F的变化图线，如图丙所示。图中直线没有通过原点，其主要原因是_____________________________。 【答案】（1）A （2）D （3）0.50 （4）未平衡摩擦力或平衡摩擦力不够 【解析】 【小问1详解】 本实验探究加速度与力、质量的关系，用到的科学研究方法是控制变量法。 故选A。 【小问2详解】 AB．由图中装置可知，细线拉力可以通过弹簧测力计测得，所以不需要用天平测出沙和沙桶的质量，也不需要满足小车的质量远大于沙桶和沙的质量，故AB错误； C．为了充分利用纸带，应先接通电源，再释放小车，故C错误； D．为了使小车受到的合力等于细线对小车的拉力，应将带滑轮的长木板右端垫高，以补偿摩擦力，故D正确。 故选D。 【小问3详解】 相邻两个计数点之间还有4个打点未画出，则相邻计数点的时间间隔为 根据逐差法可得小车的加速度为 【小问4详解】 根据图像可知，小车的拉力为0.1N时，小车才开始有加速度，说明实验未平衡摩擦力或平衡摩擦力不够。 17. 图示为“验证机械能守恒定律”的实验装置。实验中，将完全相同的挡光片依次固定在圆弧轨道上，测出部分数据如下表： 高度h/m 0.08 0.06 0.04 0.02 0 势能Ep/J 0.0236 0.0177 B 0.0059 0.0000 动能Ek/J A 0.0328 0.0395 0.0444 0.0501 机械能E/J 0.0504 0.0505 C 0.0503 0.0501 （1）关于摆锤机械能守恒的条件，以下理解正确的是（ ） A．摆锤仅受重力时，机械能才守恒 B．只有合外力为零时，机械能才守恒 C．只有重力对摆锤做功时，机械能才守恒 D．只有合外力做功为零时，机械能才守恒 （2）摆锤内置光电门，当摆锤经过挡光片时，光电门自动记录遮光时间。若挡光片的宽度为d，挡光时间为t，则摆锤经过挡光片时的速度大小为___________。 （3）表中A、B处数据应为___________J和___________J。 （4）另一小组记录了每个挡光片所在的高度h及其相应的挡光时间t后，绘制了和四幅图像。为了说明实验结果机械能守恒，最合适的选择是（ ） A．B． C．D． 【答案】 ①. C ②. ③. 0.0268 ④. 0.0118 ⑤. C 【解析】 【详解】（1）[1]摆锤若要机械能守恒，则在摆锤运动过程中只有重力对其做功的情况下，摆锤的机械能才守恒。 故选C。 （2）[2]利用光电门测速，实际是用平均速度代替瞬时速度，则可知摆锤经过挡光片时的速度为 （3）[3]根据动能与势能之和等于机械能可知，A处的数据为 Ek = E−Ep = 0.0504J−0.0236J = 0.0268J [4]摆锤在下降过程中势能的减少量为 ΔEp = mgΔh 而根据表中的数据可知，B处的数据应为 ΔEp = Ep1−Ep2 = 0.0177J−0.0059J = 0.0118J （4）[5]若重锤在下降过程中机械能守恒，则应满足 可得 ， 即与h成线性关系，与成指数关系，式中h表示重锤下降的高度，而所给图像的横轴h表示每个挡光片所在的高度，则 ， h0为重锤释放时的初始高度，则为了说明实验结果机械能守恒，最合适的选择是C。 故选C。 四、计算题（本大题共3小题，18题8分，19题12分，20题14分，共34分） 18. 如图所示，甲同学需要用平板车搬运学习用品，经过一段校园道路。平板车和用品的总质量为30kg，道路可以简化为一段长为13.5m的水平道路和一段倾角为37°的斜坡组成。甲同学拉动平板车由静止从A点出发，经9s时间运动至点，然后冲上斜坡。甲同学的拉力大小恒定，且拉力方向始终沿着小车的运动方向。当车刚滑上斜坡运动，乙同学在后面帮助推车，其推力大小为104N，方向沿斜面向上。已知平板车所受摩擦阻力为其对接触面压力的0.3倍，求： （1）平板车到达点时的速度大小； （2）甲同学的拉力大小； （3）平板车刚滑上斜面时的加速度大小和方向。 【答案】（1）3m/s；（2）100N；（3），方向沿斜面向下 【解析】 【详解】（1）从A点到B点，由匀加速直线运动规律 解得平板车到达点时的速度大小 （2）从A点到B点，由匀加速直线运动规律 由牛顿第二定律 解得甲同学的拉力大小为 （3）平板车刚滑上斜面时，由牛顿第二定律 解得 所以平板车刚滑上斜面时的加速度大小为，方向沿斜面向下。 19. 为北京冬奥会做准备的标准U型池场于2017年12月在河北省张家口市密苑云顶乐园建成并投入使用，它填补了我国此项运动奥运标准设施和场地的空白。如图1所示为某单板滑雪U型池的比赛场地，比赛时运动员在U形滑道内边滑行边利用滑道做各种旋转和跳跃动作，裁判员根据运动员的腾空高度、完成的动作难度和效果评分。图2为该U型池场地的横截面图，AB段、CD段为半径R=4m的四分之一光滑圆弧雪道，BC段为粗糙的水平雪道且与圆弧雪道相切，BC长为4.5m，质量为60kg的运动员（含滑板）以5m/s的速度从A点沿切线滑下后，始终保持在一个竖直平面内运动，经U型雪道从D点竖直向上飞出，经t=0.8s恰好落回D点，然后又从D点返回U型雪道。忽略空气阻力，运动员可视为质点，g=10m/s2。求： （1）运动员与BC雪道间的动摩擦因数； （2）运动员首次运动到圆弧最低点C点时对雪道的压力； （3）运动员最后静止处距离B点的距离。 【答案】（1）0.1；（2）2040N，方向竖直向下；（3）1.5m 【解析】 【详解】（1）根据题意，当运动员从D点冲出去后做竖直上抛运动，则 解得 运动员从A运动到D，根据动能定理，有 解得 （2）运动员从C运动到D，根据动能定理可得 在C点，根据牛顿第二定律，有 联立解得 根据牛顿第三定律可得运动员运动到圆弧最低点C点时对雪道的压力大小为 方向竖直向下； （3）运动员从最初A点到最终静止，根据动能定理，有 解得 所以运动员最后静止处距离B点的距离为 20. 小车C静止在光滑的水平面上，距离小车C的右侧s处有一固定光滑的斜面和光滑平台组成的装置，斜面底端与小车C等高，平台P点与斜面平滑连接，不影响滑块经过时运动的速率。平台上O点固定一竖直的弹性挡板，滑块B静止于Q点，PQ间距离为kL，OQ间距离为L。当滑块A以v0＝8 m/s的速度滑上小车，运动到小车C右端时恰好与之共速（小车未碰到平台）。当滑块A经斜面进入平台时，始终受到水平向右的恒力F＝mg作用，当滑块B在该区域内向左运动时受到同样的恒力F作用，向右运动则合力为零。已知滑块A、B及小车C的质量相等，即mA＝mB＝mC，斜面高h＝0.8 m，A、C间的动摩擦因数μ＝0.5，g＝10 m/s2，滑块A、B均可看成质点，且A、B之间以及B与挡板之间的碰撞为弹性碰撞。 （1）为保证小车C与平台碰撞时A、C能共速，s至少多长？ （2）当滑块A经斜面进入平台PO后，若A不能在滑块B匀速运动过程中追上滑块B发生第二次碰撞，则k需要满足什么条件？ （3）若满足（2）问的k值，求A、B从第一次碰撞开始到第二次碰撞经历的时间。 【答案】（1）1.6m；（2）>；（3） 【解析】 【详解】（1）设A、C获得共同速度为v1，以水平向右为正方向，由动量守恒定律得 mAv0＝（mA＋mC）v1 代入数据解得 v1＝4 m/s 若A、C共速时C刚好运动到斜面底端，对C应用动能定理得 代入数据解得 s＝1.6 m 则保证C运动到斜面底端前A、C能够共速，s应满足的条件是 s≥1.6 m 所以为保证小车C与平台碰撞时A、C能共速，s至少1.6m。 （2）滑块A冲上斜面，到斜面顶端时速度为v1′，由动能定理 解得 v1′＝0 A上到平台后受到向右的恒力 F＝mg A开始做初速度为零的匀加速运动，由牛顿第二定律可知 F＝mg＝ma 解得 a＝g 设与B碰前A的速度为vA，由运动学公式 A与B发生弹性碰撞，由动量守恒定律可知 mAvA＝mAvA1＋mBvB1 由机械能守恒定律可知 联立解得 vA1＝0 A、B第一次碰后，B合力为零，在平台上做匀速直线运动，B运动到O点所用时间为 碰后A的加速度不变，A运动到O点所用时间为 由题意得 t2>t1 解得 则A与B同向运动不能相撞，此时有。 （3）当时，A与B反向相撞（即B先与挡板碰撞，然后与A发生第二次碰撞），根据题意，B与挡板碰后速率仍为，设B向左运动时加速度大小为a′，则 F＝ma′ 解得 a′＝g 设B与挡板碰撞后向左运动到与A第二次碰撞的时间为t3，则 解得 B反向减速至零的时间 因为 故所求t3合理，所以 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $